AllAutos - Τεχνολογίες φωτισμού
Αρχική > Άρθρα > Τεχνολογίες φωτισμού
Συνηθίζεται στα περισσότερα τεχνολογικά δημιουργήματα, η νεότερη τεχνολογία να αντικαθιστά την παλαιότερη. Στην περίπτωση όμως του φωτισμού των οχημάτων, όλες οι τεχνολογίες που υφίστανται τη στιγμή που μιλούμε, χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα. Γιατί; Πολύ απλά για λόγους κόστους, παρόλο που οι διαφορές μεταξύ τους στο αποδιδόμενο φως είναι σημαντικές. Το τρέχον άρθρο έχει ως σκοπό να παρουσιάσει τις διαφορετικές τεχνολογίες φωτισμού που χρησιμοποιούνται σήμερα στα οχήματα.
Λίγη οπτική φυσική
Επιτρέψτε μου μια εισαγωγή με όρους οπτικής, για την ευκολότερη κατανόηση της συνέχειας του άρθρου. Το ορατό φάσμα του φωτός που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο μάτι είναι μεταξύ 400-700 νανομέτρων μήκος κύματος περίπου. Ότι είναι κάτω από τα 400 nm ανήκει στο υπεριώδες φάσμα, για παράδειγμα οι ακτίνες του ηλίου που μας «ψήνουν» το καλοκαίρι στην παραλία, ενώ ότι είναι πάνω από τα 700 nm, ανήκει στο υπέρυθρο, για παράδειγμα το φως που εκπέμπει το τηλεκοντρόλ της τηλεόρασης, αμφότερα αόρατα για τους ανθρώπους.
Μεταξύ των 400-700 nm λοιπόν, βρίσκονται όλα τα χρώματα που αντιλαμβανόμαστε εμείς με τα μάτια μας. Ας αναφερθεί εδώ ότι τα χρώματα που όλοι βλέπουμε δεν έχουν σχέση με την πραγματικότητα, γιατί πολύ απλά το φως διαθλάται στο υδατοειδές υγρό του ματιού, με αποτέλεσμα να αλλάζει το μήκος κύματος και κατά συνέπεια το χρώμα.Το συγκλονιστικό συμπέρασμα είναι ότι αυτό που αντιλαμβανόμαστε λοιπόν ως πραγματικότητα, απλά δεν υπάρχει. Οι φιλοσοφικές προεκτάσεις αυτού του γεγονότος είναι σημαντικές, αλλά δεν ενδιαφέρουν το παρόν άρθρο.
Tώρα, η θερμοκρασία του χρώματος μετράται σε βαθμούς Kelvin και μας ενημερώνει για το πόσο ερυθρό ή ιώδες είναι το χρώμα. Για παραδειγμά η κοκκινωπή φλόγα του σπίρτου που ανάβει είναι στους 1.700 K, το απόλυτα λευκό φως είναι γύρω στους 6.000 Κ και ο βαριά νεφελώδης ουρανός είναι στους 10.000 Κ.
Η ποσότητα του φωτός που παράγουν οι διάφορες λυχνίες μετράται σε lumens και προφανώς όσα περισσότερα είναι αυτά, τόσο πιο φωτεινή είναι η λυχνία.
Πρόκειται για την πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνολογία σήμερα στις λυχνίες των οχημάτων. Ονομάζονται έτσι γιατί εντός τους χρησιμοποιούν ιώδιο ή βρώμιο που είναι αλογόνα κατά την χημεία. Η αρχή λειτουργίας είναι απλή με ένα νήμα βολφραμίου να θερμαίνεται υπό την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος και να φωτοβολεί, ενώ το αλογόνο υφίσταται προκειμένου να μην σκουραίνει η λυχνία από το βολφράμιο που εξατμίζεται κατά τη λειτουργία, και ανυψώνει την θερμοκρασιακή υπόσταση του φωτός.
Τυπική λυχνία αλογόνου H7
Αυτήν τη στιγμή οι καλύτερες λυχνίες αλογόνου στον κόσμο παράγουν φως γύρω στα 1500 lumens και η θερμοκρασία του χρώματός τους είναι στα 3100-3200 Κ, γι’αυτόν το λόγο μας φαίνεται ότι το φως τους ελαφρά κιτρινίζει. Πλέον στην αγορά υφίστανται και λυχνίες αλογόνων τύπου xenon που υπόσχονται λευκότερο φως, κάτι που όντως επιτυγχάνουν, με κόστος όμως στην φωτεινότητα της λυχνίας, αφού για να επιτευχθεί λευκότερο φως, η λυχνία βάφεται εξωτερικά με μια αχνή μπλε επίστρωση, κάτι που επί της ουσίας αφαιρεί φωτεινότητα.
Είναι σχετικά ασφαλές να πούμε ότι η τεχνολογία των αλογόνων στις τυποποιημένες ισχείς των 55 watts που χρησιμοποιούνται στα οχήματα σήμερα, έχει εξαντληθεί. Το χαμηλό κόστος τους όμως, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι δεν απαιτούν ειδικού τύπου φωτιστικό σώμα, τα καθιστά τον πιο δημοφιλή τύπο φωτισμού σήμερα.
Υψηλής εντάσεως εκκένωση
Αυτό που διαβάζουμε στον τίτλο δεν είναι τίποτα αλλό από τα γνωστά σε όλους φώτα xenon. Τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά είναι πολύ ανώτερα των λυχνιών αλογόνου και παρουσιάζουν επίσης πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής. Ονομάζονται xenon από το ευγενές αέριο «ξένο» που χρησιμοποιείται εντός των λυχνιών. Στην πραγματικότητα το αέριο xenon χρησιμοποιείται για την αρχική φάση της λειτουργίας, όπου παράγεται ελάχιστο φως και επιταχύνει τον χρόνο κατά τον οποίο η λυχνία αποδίδει στις προδιαγραφές της.
Το τόξο το οποίο φωτοβολεί εντός της λυχνίας, προκαλείται από εξαερωμένα μεταλλικά άλατα, η τάση εκκινήσεως που απαιτείται είναι τεράστια της τάξης των 25.000 volts, ενώ η τάση συνεχούς λειτουργίας είναι τα 85 V. Λόγω των τεραστίων διαφορών δυναμικού που απαιτούνται τουλάχιστον κατά την εκκίνηση προκειμένου να ιονιστεί το αέριο xenon, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές.
Λυχνία Xenon D2S
Οι λυχνίες xenon παράγουν εγγενώς λευκότερο φως από τις αντίστοιχες αλογόνου και είναι στα 4150-4300 Κ κατά κανόνα, ενώ υπάρχουν και λυχνίες που είναι στα 4800 Κ, ενώ η φωτεινότητα τους είναι παραπάνω από διπλάσια, στα 3200 lumens και η κατανάλωση ενέργειας στα 35 w. Είναι σαφές από τα ανωτέρω ότι σαν τεχνολογία, αλλά και απόδοση, είναι σαφώς ανώτερες από τις αντίστοιχες των αλογόνων.
Η ευρωπαϊκή νομοθεσία ορίζει, ότι αυτού του τύπου τα φώτα πρέπει να συνδυάζονται με συστήματα ρύθμισης της γεωμετρίας τους, πλυστικά ακροφύσια (όταν παράγουν φως περισσότερο από 2000 lumens) αλλά και με ειδικά φωτιστικά σώματα τύπου projector. Το κόστος που συνεπάγονται όλα τα ανωτέρω οδηγεί την χρήση των φώτων xenon σε μεγάλα και ακριβά αυτοκίνητα κατά κανόνα, ή στον προαιρετικό εξοπλισμό των μικρότερων αυτοκινήτων.
Τα xenon kits που έχουν κατακλύσει την αγορά, υπόσχονται την φωτιστική ικανότητα των ακριβών xenon αλλά με ένα κλάσμα του κόστους, σε αυτοκίνητα που δεν έχουν την δυνατότητα να δεχθούν εργοστασιακό xenon. Στην γενική περίπτωση θα έχετε παρατηρήσει ότι το φως τους είναι πιο λευκό από των OEM xenons και αυτό γιατί δουλεύουν τα περισσότερα στα 6000 Κ. Τα kits με θερμοκρασία πάνω από 6000 Κ, αποδίδουν λιγότερο φως και πιο σκοτεινό, μιας και αυτό τείνει να γείνει ιώδες (μωβ).
Χρειάζεται μεγάλη προσοχή στην ρύθμιση αυτών των φώτων μιας και δεν συνδυάζονται με τα συστήματα των εργοστασιακών xenon, προκειμένου να μην τυφλώνονται οι άλλοι οδηγοί, ενώ είναι σημαντικό να ελεγχθεί και η συμβατότητα με το ηλεκτρικό σύστημα του αυτοκινήτου.
Φωτοεκπομπές δίοδοι (LED)
Πρόκειται για την αιχμή του δόρατος στις τεχνολογίες φωτισμού τουλάχιστον σε ότι αφορά τα καθημερινά αυτοκίνητα, γνωστότερη με την ονομασία LED (Light Emitting Diode). Φημίζονται για την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας που συνήθως είναι μικρότερη του ενός watt και την παροιμιώδη διάρκεια ζωής, που πρακτικά είναι μεγαλύτερη του οχήματος όπου τοποθετούνται.
Η συγκεκριμένη τεχνολογία λόγω υψηλού κόστους χρησιμοποιείται σε πολύ λίγα οχήματα για όλες τις ανάγκες φωτισμού, με τη συνήθη χρήση να αφορά φώτα φρένων, θέσεως, αλλαγής κατεύθυνσης κτλ. Ιδιαίτερη καθίσταται η χρησιμότητα τους στα φώτα των φρένων, λόγω της οξύτατης απόκρισής τους, αφού το φως ανάβει και σβήνει ακαριαία με το που ο οδηγός πατήσει ή αφήσει το φρένο αντίστοιχα.
Τα LED φώτα της νέας Mercedes-Benz E-Class
Led για όλες τις αναγκές φωτισμού χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε οχήματα που η ανάγκη για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας είναι καθοριστική, πχ ηλεκτρικά και υβριδικά αν και πλεόν η χρήση τους επεκτείνεται ταχύτατα και σε συμβατικά οχήματα. Το φως που παράγουν αγγίζει το απόλυτο λευκό των 6000 Κ. Τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά είναι εν γένει ανώτερα των xenon εκτός από του παραγόμενου φωτός, όπου για να παραχθεί μεγάλη ποσότητα απαιτούνται πολλές και ισχυρές δίοδοι.
Η περιορισμένη διάδοσή τους μέχρι στιγμής οφείλεται στο κόστος ασφαλώς, αλλά και στο γεγονός ότι η εξελικτική διαφορά τους σε σχέση με τα Xenon δεν είναι δραματική.
Πρόκειται για την αφρόκρεμα στις τεχνολογίες φωτισμού. Η φωτιστική ικανότητα των lasers αναμφιβόλως συντρίβει όλες τις υπόλοιπες τεχνολογίες, αφού μπορούν να παράξουν φως εκατοντάδες φορές ισχυρότερο από τα Leds και με μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. H Bmw και η Audi διαθέτουν στα i8 και R8 αντίστοιχα φώτα laser στον προαιρετικό εξοπλισμό, αλλά και άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες τα εξερευνούν. Η αρχή λειτουργίας τους είναι ιδιοφυής, όσο και πολύπλοκη.
Τα laser φώτα του BMW i8
Στην πραγματικότητα υπάρχουν 3 μπλε lasers μέσα στο φωτιστικό σώμα τα οποία φωτοβολούν πάνω σε καθρέπτες, οι οποίοι στέλνουν το φως πάνω σε έναν φακό που έχει φώσφορο. Το κίτρινο του φωσφόρου αντιδρά με το φως από τα μπλε lasers με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια ισχυρότατη λευκή δέσμη φωτός, η οποία μέσω της χρήσης υπερεξελιγμένων μεθόδων ανάκλασης και διάχυσης του φωτός βγαίνει τελικά στον δρόμο.
Δεν υπάρχει καμιά αμφιβολία ότι το κόστος για όλα αυτά είναι πολύ υψηλό, αλλά μέχρι την μαζική παραγωγή τέτοιων συστημάτων είναι βέβαιο ότι θα πέσει.
Η απόδοση και η εξέλιξη των τεχνολογιών φωτισμού των οχημάτων είναι καθοριστικής σημασίας για την ενεργητική ασφάλεια που παρέχουν. Όμως πέρα από το κομμάτι της ασφάλειας, για κάποιους είναι σημαντικό το οπτικό και αισθητικό αποτέλεσμα και σε αυτόν τον τομέα δεν υπάρχει αμφιβολία ότι με τις τρέχουσες σπουδές, το μέλλον της αυτοκίνησης θα είναι ασφαλέστερο, «φωτεινότερο», αλλά και ιδιαίτερα ελκυστικό αισθητικά.
Συγκριτικός πίνακας των τρεχουσών τεχνολογιών φωτισμού